JP6032407B2 - Acceleration sensor - Google Patents
Acceleration sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6032407B2 JP6032407B2 JP2012226509A JP2012226509A JP6032407B2 JP 6032407 B2 JP6032407 B2 JP 6032407B2 JP 2012226509 A JP2012226509 A JP 2012226509A JP 2012226509 A JP2012226509 A JP 2012226509A JP 6032407 B2 JP6032407 B2 JP 6032407B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection unit
- acceleration
- movable electrode
- electrode
- fixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Description
本発明は、加速度センサに関する。 The present invention relates to an acceleration sensor.
従来、外部から与えられる加速度を検出する加速度センサが知られている。例えば、質量体に設けられた電極と固定電極との間の静電容量の変化から質量体の変位を検出し、この質量体の変位に基づいて加速度を検出する。直交する3方向の加速度を櫛歯状のセンサを用いて検出するMEMSセンサも知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an acceleration sensor that detects acceleration given from the outside is known. For example, the displacement of the mass body is detected from the change in capacitance between the electrode provided on the mass body and the fixed electrode, and the acceleration is detected based on the displacement of the mass body. A MEMS sensor that detects acceleration in three orthogonal directions by using a comb-like sensor is also known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のMEMSセンサによれば、直交する3方向の加速度を検出することができるものの、より高い感度で加速度を検出することが望まれている。
According to the MEMS sensor described in
そこで、本発明は、直交する3方向の加速度の検出感度を向上させることのできる加速度センサを得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain an acceleration sensor capable of improving the detection sensitivity of acceleration in three orthogonal directions.
本発明は、加速度センサであって、一対のビーム部を軸にして第1の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であるX方向の加速度を検出するX検出部と、一対のビーム部を軸にして第2の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であって前記X方向と直交するY方向の加速度を検出するY検出部と、一対以上のビーム部により保持された第3の可動電極を垂直方向に平行移動させることにより、垂直方向であるZ方向の加速度を検出するZ検出部と、を備え、前記X検出部、前記Y検出部及び前記Z検出部を1チップ内に配置した加速度センサであって、前記Z検出部が中央に配置され、その両側に前記X検出部及び前記Y検出部が配置され、前記X検出部、前記Y検出部及び前記Z検出部を内包するフレーム部が第1の固定板及び第2の固定板により挟持された状態において、前記Z検出部と前記X検出部及び前記Y検出部との間のフレーム部のうち、前記Z検出部のビーム部の付根領域が前記第1の固定板と分離され、前記Z検出部と前記X検出部及び前記Y検出部との間のフレーム部のうち、前記Z検出部を基準として前記付根領域に対称となる対称領域が前記第1の固定板と分離されたことを特徴とする。 The present invention is an acceleration sensor, and an X detection unit that detects acceleration in the X direction, which is one of the planar directions, by swinging a first movable electrode with a pair of beam portions as axes. A Y detector that detects acceleration in a Y direction that is one of the planar directions and is orthogonal to the X direction by swinging the second movable electrode about the pair of beam portions; A Z detector that detects acceleration in the Z direction, which is the vertical direction, by translating the third movable electrode held by the beam unit in the vertical direction, and the X detector and the Y detector And the Z detection unit are arranged in one chip, the Z detection unit is arranged in the center, the X detection unit and the Y detection unit are arranged on both sides thereof, and the X detection unit , Including the Y detector and the Z detector In a state where the frame portion is sandwiched between the first fixing plate and the second fixing plate, the beam of the Z detection portion of the frame portion between the Z detection portion and the X detection portion and the Y detection portion. The root area of the part is separated from the first fixed plate, and is symmetrical to the root area with respect to the Z detection part among the frame parts between the Z detection part, the X detection part, and the Y detection part. The symmetrical region is separated from the first fixed plate .
また、本発明において、前記X検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第1の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第1の固定電極を配置し、前記第1の可動電極と前記第1の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記X方向の加速度を検出してもよい。前記Y検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第2の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第2の固定電極を配置し、前記第2の可動電極と前記第2の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Y方向の加速度を検出してもよい。前記Z検出部は、前記第3の可動電極の表面及び裏面に対向させて第3の固定電極を配置し、前記第3の可動電極と前記第3の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Z方向の加速度を検出してもよい。 Further, in the present invention, the X detection unit arranges the first fixed electrode so as to face one side and the other side of the surface of the first movable electrode with a straight line connecting the pair of beam units as a boundary line. The acceleration in the X direction may be detected based on a change in capacitance between the first movable electrode and the first fixed electrode. The Y detection unit arranges the second fixed electrode so as to face one side and the other side of the surface of the second movable electrode with a straight line connecting the pair of beam portions as a boundary line. The acceleration in the Y direction may be detected based on a change in capacitance between the electrode and the second fixed electrode. The Z detection unit arranges a third fixed electrode so as to face the front surface and the back surface of the third movable electrode, and an electrostatic capacitance between the third movable electrode and the third fixed electrode is increased. The acceleration in the Z direction may be detected based on the change.
また、本発明において、前記第3の可動電極の裏面に配置されている第3の固定電極が前記第3の可動電極とは分離された柱状の固定電極を通して前記第3の可動電極の一方側に引き出されていてもよい。 In the present invention, the third fixed electrode disposed on the back surface of the third movable electrode passes through a columnar fixed electrode separated from the third movable electrode, and is on one side of the third movable electrode. It may be drawn to.
また、本発明において、前記X検出部、前記Y検出部、及び前記Z検出部が直線状に配置されていてもよい。 In the present invention, the X detection unit, the Y detection unit, and the Z detection unit may be arranged linearly.
本発明によれば、直交する3方向の加速度の検出感度を向上させることのできる加速度センサを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the acceleration sensor which can improve the detection sensitivity of the acceleration of three orthogonal directions.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, below, while attaching | subjecting a common code | symbol to the same component, the overlapping description is abbreviate | omitted.
(第1実施形態)
以下、図1〜図9を用いて、第1実施形態にかかる加速度センサの構成を説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the configuration of the acceleration sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
〔適用例〕
図1は、第1実施形態にかかる加速度センサを内蔵したパッケージ300の内部構成例を示す斜視図である。ここでは、基板500に実装されたパッケージ300の蓋を開けた状態を示している。この図に示すように、パッケージ300には、加速度センサを収納するセンサチップ100や、センサチップ100からの出力に基づいて各種の演算を行うASIC200等が搭載されている。パッケージ300から端子400が引き出され、基板500に接続されている。
[Application example]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the internal configuration of a
〔加速度センサの構成〕
図2は、第1実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。この加速度センサでは、XYZの3軸方向の加速度を検出する重りを1軸の加速度のみを検出する各軸個別の重りとして形成し、このような3軸方向の各重り(各センサ)を1チップ内に配置している。平面方向(XY方向)の加速度は、一対のねじりビームを軸にして重りをシーソー動作させることにより検出し、垂直方向(Z方向)の加速度は、一対以上のビームにより保持された重りを垂直方向に平行移動させることにより検出するようにしている。
[Configuration of acceleration sensor]
FIG. 2 is an exploded perspective view of the acceleration sensor according to the first embodiment. In this acceleration sensor, the weights for detecting the XYZ triaxial directions are formed as individual weights for detecting only the uniaxial acceleration, and each of these three axis weights (each sensor) is formed as one chip. It is placed inside. The acceleration in the plane direction (XY direction) is detected by performing a seesaw operation on the weight with a pair of torsion beams as axes, and the acceleration in the vertical direction (Z direction) is the vertical direction of the weight held by one or more beams. Is detected by parallel movement.
具体的には、図2に示すように、センサ部1の上下面が上部固定板2aと下部固定板2bにより挟持された構成となっている。センサ部1は、シリコンSOI基板等により形成され、上部固定板2aと下部固定板2bは、ガラス等の絶縁体により形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the upper and lower surfaces of the
以下、センサ部1のうち、X方向の加速度を検出する部分を「X検出部10」、Y方向の加速度を検出する部分を「Y検出部20」、Z方向の加速度を検出する部分を「Z検出部30」と呼ぶことにする。X方向は、平面方向のうちの一方向である。Y方向は、平面方向のうちの一方向であってX方向と直交する方向である。Z方向は、垂直方向である。
Hereinafter, in the
X検出部10は、一対のビーム部12a,12bを軸にして第1の可動電極11を揺動させることによりX方向の加速度を検出する。すなわち、一対のビーム部12a,12bを結ぶ直線を境界線として第1の可動電極11の表面の一方側及び他方側に対向させて第1の固定電極13a,13bを配置している。これにより、第1の可動電極11と第1の固定電極13a,13bとの間の静電容量の変化に基づいてX方向の加速度を検出することができる。
The
Y検出部20は、一対のビーム部22a,22bを軸にして第2の可動電極21を揺動させることによりY方向の加速度を検出する。すなわち、一対のビーム部22a,22bを結ぶ直線を境界線として第2の可動電極21の表面の一方側及び他方側に対向させて第2の固定電極23a,23bを配置している。これにより、第2の可動電極21と第2の固定電極23a,23bとの間の静電容量の変化に基づいてY方向の加速度を検出することができる。
The
Z検出部30は、二対のビーム部32a,32b,32c,32dにより保持された第3の可動電極31を垂直方向に平行移動させることによりZ方向の加速度を検出する。すなわち、第3の可動電極31の表面及び裏面に対向させて第3の固定電極33a,33bを配置している。これにより、第3の可動電極31と第3の固定電極33a,33bとの間の静電容量の変化に基づいてZ方向の加速度を検出することができる。
The
X検出部10とY検出部20は互いに90°回転させただけの同形状とし、これらを別形状のZ検出部30の両側に並べて1チップ内に配置している。すなわち、図2に示すように、フレーム部3には、3つの矩形枠10a,20a,30aが直線状に並んで形成されている。矩形枠10aには第1の可動電極11が配置され、矩形枠20aには第2の可動電極21が配置され、矩形枠30aには第3の可動電極31が配置されている。第1〜第3の可動電極11,21,31はいずれも矩形形状である。第1〜第3の可動電極11,21,31と矩形枠10a,20a,30aの側壁部との間には所定サイズの隙間が空いた状態となっている。
The
図3は、第1実施形態にかかる加速度センサの断面図であって、(a)はX検出部10の断面を示し、(b)はZ検出部30の断面を示している。Y検出部20の断面はX検出部10と同様であるため、ここでは図示を省略している。
3A and 3B are cross-sectional views of the acceleration sensor according to the first embodiment, in which FIG. 3A shows a cross section of the
まず、X検出部10の断面は、図3(a)に示す通りである。すなわち、第1の可動電極11の表面の対向する2辺の略中央部と矩形枠10aの側壁部とを一対のビーム部12a,12bで連結することにより、第1の可動電極11がフレーム部3に対して揺動自在に支持されている。上部固定板2aの第1の可動電極11と対向する側には、ビーム部12aとビーム部12bを結ぶ直線を境界線として第1の固定電極13a,13bが設けられている。第1の固定電極13a,13bは、第1の貫通電極14a,14bを用いて上部固定板2aの上面(一方側)に引き出されている。第1の貫通電極14a,14bの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第1の貫通電極14a,14bを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
First, the cross section of the
Y検出部20についても同様である。すなわち、第2の可動電極21の表面の対向する2辺の略中央部と矩形枠20aの側壁部とを一対のビーム部22a,22bで連結することにより、第2の可動電極21がフレーム部3に対して揺動自在に支持されている。上部固定板2aの第2の可動電極21と対向する側には、ビーム部22aとビーム部22bを結ぶ直線を境界線として第2の固定電極23a,23bが設けられている。第2の固定電極23a,23bは、第2の貫通電極24a,24bを用いて上部固定板2aの上面に引き出されている。第2の貫通電極24a,24bの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第2の貫通電極24a,24bを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
The same applies to the
更に、Z検出部30の断面は、図3(b)に示す通りである。すなわち、第3の可動電極31の四隅と矩形枠30aの側壁部とを二対のL字形のビーム部32a,32b,32c,32dで連結することにより、第3の可動電極31が垂直方向に平行移動可能になっている。ビーム部32a,32b,32c,32dの形状は特に限定されるものではないが、L字形にすれば、ビーム部32a,32b,32c,32dを長くすることができる。上部固定板2aの第3の可動電極31と対向する側には第3の固定電極33aが設けられ、下部固定板2bの第3の可動電極31と対向する側には第3の固定電極33bが設けられている。第3の固定電極33aは、第3の貫通電極34aを用いて上部固定板2aの上面に引き出されている。第3の固定電極33bは、矩形領域33b1から突き出した突出領域33b2を備えている(図2参照)。突出領域33b2は、第3の可動電極31とは分離された柱状の固定電極34cに接続され、柱状の固定電極34cは、上部固定板2aに設けられた第3の貫通電極34bに接続される構成となっている。これにより、柱状の固定電極34c及び第3の貫通電極34bを用いて第3の固定電極33bを上部固定板2aの上面に引き出すことができる。第3の貫通電極34a,34bの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第3の貫通電極34a,34bを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
Furthermore, the cross section of the
〔X方向の加速度検出〕
静電容量Cは、誘電率をε、電極の対向面積をS、電極の対向ギャップをdとした場合、C=εS/dにより算出することができる。加速度により可動電極が回転すると、対向ギャップdが変化するため、静電容量Cが変化する。そこで、ASIC200により差分容量(C1−C2、C5−C6)をCV変換する。
[Acceleration detection in X direction]
The capacitance C can be calculated by C = εS / d where ε is the dielectric constant, S is the opposing area of the electrodes, and d is the opposing gap of the electrodes. When the movable electrode rotates due to acceleration, the facing gap d changes, so that the capacitance C changes. Therefore, the differential capacity (C1-C2, C5-C6) is CV-converted by the
図4は、X方向の加速度が印加されていない状態におけるX検出部10の断面を示している。この場合、図5に示すように、第1の可動電極11と第1の固定電極13a,13bとの間の静電容量C1,C2は等しくなる。ASIC200は、静電容量C1と静電容量C2の差分値(C1−C2=0)を算出し、X出力として出力する。
FIG. 4 shows a cross section of the
図6は、X方向に1Gの加速度が印加された状態におけるX検出部10の断面を示している。この場合、図7に示すように、第1の可動電極11と第1の固定電極13aとの間の静電容量C1は寄生容量+ΔCとなり、第1の可動電極11と第1の固定電極13bとの間の静電容量C2は寄生容量−ΔCとなる。ASIC200は、静電容量C1と静電容量C2の差分値(C1−C2=2ΔC)を算出し、X出力として出力する。
FIG. 6 shows a cross section of the
このように、X検出部10は、静電容量の変化に基づいてX方向の加速度を検出するようになっている。Y検出部20がY方向の加速度を検出する原理も同様である。
As described above, the
〔Z方向の加速度検出〕
図8は、Z方向に1Gの加速度が印加された状態におけるZ検出部30の断面を示している。この場合、図9に示すように、第3の可動電極31と第3の固定電極33aとの間の静電容量C5は寄生容量+ΔCとなり、第3の可動電極31と第3の固定電極33bとの間の静電容量C6は寄生容量−ΔCとなる。ASIC200は、静電容量C5と静電容量C6の差分値(C5−C6=2ΔC)を算出し、Z出力として出力する。このように、Z検出部30は、静電容量の変化に基づいてZ方向の加速度を検出するようになっている。
[Acceleration detection in the Z direction]
FIG. 8 shows a cross section of the
以上説明したように、本実施形態にかかる加速度センサでは、X検出部10、Y検出部20、及びZ検出部30を1チップ内に配置しているため、直交する3方向の加速度の検出感度を向上させることができる。すなわち、トーション及び平行移動の重りを採用しているため、特許文献1に記載されるような櫛歯状のセンサに比べて、同じ平面サイズでより重い重りを作成することができ、高い検出感度を得ることが可能となる。
As described above, in the acceleration sensor according to the present embodiment, the
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、XYZの3軸方向の加速度を検出する各重りを1軸の加速度のみを検出する各軸個別の重りとして形成している。そして、平面方向(XY方向)の加速度は、一対のねじりビームを軸にして重りをシーソー動作させることにより検出し、垂直方向(Z方向)の加速度は、一対以上のビームにより保持された重りを垂直方向に平行移動させることにより検出するようにしている。複数チップによる3軸検出では、全チップの合計サイズが大きくなり、また、複数個のチップを実装する必要がある。それに対して、3軸方向の各センサを1チップ内に配置すれば、各センサの周辺領域を共通化することができるため、チップサイズの小型化及び実装するチップ数の低減を図ることが可能である。 Further, in the acceleration sensor according to the present embodiment, each weight for detecting acceleration in the XYZ triaxial directions is formed as an individual weight for each axis detecting only one-axis acceleration. Then, the acceleration in the plane direction (XY direction) is detected by performing a seesaw operation on the weight with a pair of torsion beams as axes, and the acceleration in the vertical direction (Z direction) is obtained by measuring the weight held by the pair of beams or more. Detection is performed by translating in the vertical direction. In the three-axis detection using a plurality of chips, the total size of all the chips becomes large, and it is necessary to mount a plurality of chips. On the other hand, if the sensors in the three axial directions are arranged in one chip, the peripheral area of each sensor can be shared, so that the chip size can be reduced and the number of chips to be mounted can be reduced. It is.
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、X検出部10は、一対のビーム部12a,12bを結ぶ直線を境界線として第1の可動電極11の表面の一方側及び他方側に対向させて第1の固定電極13a,13bを配置している。これにより、第1の可動電極11と第1の固定電極13a,13bとの間の静電容量の変化に基づいてX方向の加速度を検出することができる。また、Y検出部20は、一対のビーム部22a,22bを結ぶ直線を境界線として第2の可動電極21の表面の一方側及び他方側に対向させて第2の固定電極23a,23bを配置している。これにより、第2の可動電極21と第2の固定電極23a,23bとの間の静電容量の変化に基づいてY方向の加速度を検出することができる。更に、Z検出部30は、第3の可動電極31の表面及び裏面に対向させて第3の固定電極33a,33bを配置している。これにより、第3の可動電極31と第3の固定電極33a,33bとの間の静電容量の変化に基づいてZ方向の加速度を検出することができる。
In the acceleration sensor according to the present embodiment, the
このような構成によれば、2電極配置により差分容量を検出することができるため、寄生容量をキャンセルすることが可能である。すなわち、差分容量を検出しない方法では、検出電極間の容量以外に周囲の寄生容量が付加される。そのため、寄生容量部のノイズ影響が発生し、加速度に対する出力の安定性が悪くなる。それに対して、差分容量を検出する方法では、寄生容量がキャンセルされるため、寄生容量の影響を低減することができる。さらに、感度容量の増加量と減少量の差分計算により、直線性の向上を図ることが可能である。 According to such a configuration, since the differential capacitance can be detected by the two-electrode arrangement, it is possible to cancel the parasitic capacitance. That is, in the method in which the differential capacitance is not detected, surrounding parasitic capacitance is added in addition to the capacitance between the detection electrodes. For this reason, the noise effect of the parasitic capacitance portion occurs, and the stability of the output with respect to the acceleration is deteriorated. On the other hand, in the method of detecting the differential capacitance, the parasitic capacitance is canceled, so that the influence of the parasitic capacitance can be reduced. Further, linearity can be improved by calculating the difference between the increase amount and the decrease amount of the sensitivity capacity.
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、第3の可動電極31の裏面に配置されている第3の固定電極33bが第3の可動電極31とは分離された柱状の固定電極34cを通して第3の可動電極31の上面(一方側)に引き出されているため、実装時の電気接続を容易にすることが可能となる。すなわち、第3の固定電極33bを下面から取り出す場合は、両面実装が必要となる。それに対して、第3の固定電極33bを上面に引き出せば、全電極を上部固定板2aの上面から取り出すことができるため、実装時の電気接続を容易にすることが可能となる。もちろん、加速度センサの小型化を図ることができるという効果もある。
In the acceleration sensor according to the present embodiment, the third
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、X検出部10、Y検出部20、及びZ検出部30が直線状に配置されている。このような配置によれば、加速度センサの小型化を図ることができる。
In the acceleration sensor according to the present embodiment, the
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、Z検出部30が中央に配置され、その両側にX検出部10及びY検出部20が配置されているため、応力状態が安定した構造を作成することができる。すなわち、X検出部10とY検出部20は同形状であるのに対して、Z検出部30は別形状であるため、配置によっては応力状態が不安定になる。それに対して、X検出部10とY検出部20は互いに90°回転させただけの同形状とし、これらを別形状のZ検出部30の両側に配置すれば、応力状態が安定した構造を作成することができる。
Further, in the acceleration sensor according to the present embodiment, since the
(第2実施形態)
ところで、Z検出部30に関しては対称構造になっていないため、温度が変化すると、異種材料である上部固定板2aとの結合部に非対称な応力が発生する場合がある。このような場合、非対称な応力によりビーム部32a,32cが変形するため、温度による特性変化が発生する可能性がある。そこで、第2実施形態では、温度による特性変化を低減するため、以下の構成を採用している。
(Second Embodiment)
By the way, since the
図10は、第2実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。この図に示すように、Z検出部30とX検出部10及びY検出部20との間のフレーム部3のうち、Z検出部30の一対のビーム部32a,32cの付根領域35a,35bが他の領域と比較して僅かに低くなっている。そのため、フレーム部3を上部固定板2a及び下部固定板2bにより挟持しても、付根領域35a,35bが上部固定板2aと分離されることになる。付根領域35a,35bと上部固定板2aとの間の隙間のサイズは特に限定されるものではないが、温度が変化しても付根領域35a,35bと上部固定板2aとが結合しない程度のサイズになっている。このような構成によれば、付根領域35a,35bと上部固定板2aとが結合しないため、応力の影響が低減され、温度による特性変化を低減することが可能となる。
FIG. 10 is an exploded perspective view of the acceleration sensor according to the second embodiment. As shown in this figure, in the
図11は、第2実施形態にかかる他の加速度センサの分解斜視図である。この図に示すように、Z検出部30とX検出部10及びY検出部20との間のフレーム部3のうち、Z検出部30を基準として付根領域35a,35bに対称となる対称領域35c,35dが上部固定板2aと分離されていてもよい。対称領域35cの形状、面積、高さは付根領域35aと同程度であり、対称領域35dの形状、面積、高さは付根領域35bと同程度である。これにより、Z検出部30の周囲のフレーム部3が完全に対称構造になるため、上部固定板2aとの結合部に発生する応力のアンバランスを抑制することができ、更に温度による特性変化を低減することが可能となる。
FIG. 11 is an exploded perspective view of another acceleration sensor according to the second embodiment. As shown in this figure, among the
以上説明したように、本実施形態にかかる加速度センサでは、フレーム部3が上部固定板2a及び下部固定板2bに挟持された状態において、付根領域35a,35bが上部固定板2aと分離されている。これにより、付根領域35a,35bと上部固定板2aとが結合しないため、応力の影響が低減され、温度による特性変化を低減することが可能となる。このような付根領域35a,35bを形成しても、Z検出部30が中央に配置され、その両側にX検出部10及びY検出部20が配置されているため、矩形枠30a内の気密性を確保することができ、矩形枠30aにゴミ等が混入しない構成となっている。
As described above, in the acceleration sensor according to the present embodiment, the
また、本実施形態における加速度センサでは、Z検出部30を基準として付根領域35a,35bに対称となる対称領域35c,35dが上部固定板2aと分離されている。これにより、Z検出部30の周囲のフレーム部3が完全に対称構造になるため、上部固定板2aとの結合部に発生する応力のアンバランスを抑制することができ、更に温度による特性変化を低減することが可能となる。このような対称領域35c,35dを形成しても、Z検出部30が中央に配置され、その両側にX検出部10及びY検出部20が配置されているため、矩形枠30a内の気密性を確保することができ、矩形枠30aにゴミ等が混入しない構成となっている。
In the acceleration sensor according to the present embodiment,
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、第3の可動電極31の四隅と矩形枠30aの側壁部とを二対のビーム部32a,32b,32c,32dで連結する構成を例示しているが、第3の可動電極31の二隅と矩形枠30aの側壁部とを一対のビーム部32a,32cで連結するようにしてもよい。また、上部固定板2a、下部固定板2b、センサ部1、その他細部のスペック(形状、大きさ、レイアウト等)も適宜変更することが可能である。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in each of the above embodiments, the four corners of the third
2a 上部固定板(第1の固定板)
2b 下部固定板(第2の固定板)
3 フレーム部
10 X検出部
11 第1の可動電極
12a,12b 一対のビーム部
13a,13b 第1の固定電極
20 Y検出部
21 第2の可動電極
22a,22b 一対のビーム部
23a,23b 第2の固定電極
30 Z検出部
31 第3の可動電極
32a,32b,32c,32d 一対以上のビーム部
33a,33b 第3の固定電極
34c 柱状の固定電極
35a,35b 付根領域
35c,35d 対称領域
2a Upper fixed plate (first fixed plate)
2b Lower fixing plate (second fixing plate)
3 Frame part 10
Claims (4)
一対のビーム部を軸にして第2の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であって前記X方向と直交するY方向の加速度を検出するY検出部と、
一対以上のビーム部により保持された第3の可動電極を垂直方向に平行移動させることにより、垂直方向であるZ方向の加速度を検出するZ検出部と、を備え、
前記X検出部、前記Y検出部及び前記Z検出部を1チップ内に配置した加速度センサであって、
前記Z検出部が中央に配置され、その両側に前記X検出部及び前記Y検出部が配置され、
前記X検出部、前記Y検出部及び前記Z検出部を内包するフレーム部が第1の固定板及び第2の固定板により挟持された状態において、前記Z検出部と前記X検出部及び前記Y検出部との間のフレーム部のうち、前記Z検出部のビーム部の付根領域が前記第1の固定板と分離され、
前記Z検出部と前記X検出部及び前記Y検出部との間のフレーム部のうち、前記Z検出部を基準として前記付根領域に対称となる対称領域が前記第1の固定板と分離されたことを特徴とする加速度センサ。 An X detector that detects acceleration in the X direction, which is one of the planar directions, by swinging the first movable electrode about a pair of beam portions;
A Y detector that detects acceleration in a Y direction that is one of the planar directions and is orthogonal to the X direction by swinging the second movable electrode about a pair of beam portions;
A Z detector that detects the acceleration in the Z direction, which is the vertical direction, by translating the third movable electrode held by the pair of beam portions in the vertical direction ;
An acceleration sensor in which the X detection unit, the Y detection unit, and the Z detection unit are arranged in one chip ,
The Z detection unit is arranged in the center, and the X detection unit and the Y detection unit are arranged on both sides thereof,
In a state in which the frame portion including the X detection unit, the Y detection unit, and the Z detection unit is sandwiched between the first fixing plate and the second fixing plate, the Z detection unit, the X detection unit, and the Y Of the frame part between the detection part and the base area of the beam part of the Z detection part is separated from the first fixed plate,
Of the frame portion between the Z detection unit and the X detection unit and the Y detection unit, a symmetric region that is symmetric with respect to the root region with respect to the Z detection unit is separated from the first fixed plate . An acceleration sensor characterized by that.
前記Y検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第2の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第2の固定電極を配置し、前記第2の可動電極と前記第2の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Y方向の加速度を検出し、
前記Z検出部は、前記第3の可動電極の表面及び裏面に対向させて第3の固定電極を配置し、前記第3の可動電極と前記第3の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Z方向の加速度を検出することを特徴とする請求項1に記載の加速度センサ。 The X detection unit arranges the first fixed electrode so as to face one side and the other side of the surface of the first movable electrode with a straight line connecting the pair of beam portions as a boundary line. Detecting an acceleration in the X direction based on a change in capacitance between an electrode and the first fixed electrode;
The Y detection unit arranges the second fixed electrode so as to face one side and the other side of the surface of the second movable electrode with a straight line connecting the pair of beam portions as a boundary line. Detecting an acceleration in the Y direction based on a change in capacitance between an electrode and the second fixed electrode;
The Z detection unit arranges a third fixed electrode so as to face the front surface and the back surface of the third movable electrode, and an electrostatic capacitance between the third movable electrode and the third fixed electrode is increased. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the acceleration in the Z direction is detected based on a change.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012226509A JP6032407B2 (en) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | Acceleration sensor |
US14/432,477 US20150260752A1 (en) | 2012-10-12 | 2013-09-27 | Acceleration sensor |
EP13845916.9A EP2908141B1 (en) | 2012-10-12 | 2013-09-27 | Acceleration sensor |
PCT/JP2013/005759 WO2014057623A1 (en) | 2012-10-12 | 2013-09-27 | Acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012226509A JP6032407B2 (en) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | Acceleration sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014077742A JP2014077742A (en) | 2014-05-01 |
JP6032407B2 true JP6032407B2 (en) | 2016-11-30 |
Family
ID=50783135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012226509A Active JP6032407B2 (en) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | Acceleration sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6032407B2 (en) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0918017A (en) * | 1995-06-30 | 1997-01-17 | Omron Corp | Semiconductor acceleration sensor and semiconductor pressure sensor |
JPH09113534A (en) * | 1995-10-23 | 1997-05-02 | Yoshinobu Matsumoto | Acceleration sensor |
JPH1151967A (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | Multi-axis acceleration sensor and its manufacture |
JP2004361115A (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Denso Corp | Semiconductor dynamic amount sensor |
JP4847686B2 (en) * | 2004-05-26 | 2011-12-28 | パナソニック電工株式会社 | Semiconductor acceleration sensor |
WO2009090841A1 (en) * | 2008-01-15 | 2009-07-23 | Alps Electric Co., Ltd. | Electrostatic capacity type acceleration sensor |
JP2010066231A (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Mitsubishi Electric Corp | Acceleration sensor |
WO2010032818A1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-03-25 | アルプス電気株式会社 | Mems sensor and detection device |
-
2012
- 2012-10-12 JP JP2012226509A patent/JP6032407B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014077742A (en) | 2014-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI464404B (en) | Dreiachsiger beschleunigungssensor | |
TWI649565B (en) | Acceleration sensor structure and its use | |
TWI507347B (en) | Micromechanical sensor element | |
CN106597016A (en) | Capacitive MEMS dual-axis accelerometer | |
US20070034007A1 (en) | Multi-axis micromachined accelerometer | |
JP6583547B2 (en) | Improved microelectromechanical accelerometer | |
US9958472B2 (en) | Inertial sensor | |
WO2013179647A2 (en) | Physical amount sensor | |
CN206321662U (en) | A kind of MEMS twin-axis accelerometers | |
JP2018531377A6 (en) | Improved microelectromechanical accelerometer | |
US20160370403A1 (en) | Capacitive accelerometer devices and wafer level vacuum encapsulation methods | |
JP6260063B2 (en) | Parallel plate capacitor and acceleration sensor including the same | |
JP6330055B2 (en) | Acceleration sensor | |
WO2014057623A1 (en) | Acceleration sensor | |
JP2015125124A (en) | Multiaxial sensor | |
JPWO2017183082A1 (en) | Acceleration sensor | |
CN111071982B (en) | Micromechanical inertial sensor | |
CN110366685A (en) | Electrode layer subregion | |
JP6032407B2 (en) | Acceleration sensor | |
JP6074854B2 (en) | Acceleration sensor | |
JPWO2015145489A1 (en) | Acceleration sensor and acceleration or vibration detection method | |
WO2009090841A1 (en) | Electrostatic capacity type acceleration sensor | |
CN105182002A (en) | Micromechanical acceleration sensor | |
JP2015017819A (en) | Acceleration sensor | |
JP2014077741A (en) | Acceleration sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20141003 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20141009 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150702 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160405 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160419 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161011 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6032407 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |